AorDiss - Mathematische Modellierung und Computersimulation der Aortendissektion

Bei der Aortendissektion breitet sich ein Einriss der inneren Gefäßwand (Intima) in die Media aus und bildet ein falsches Lumen innerhalb der Gefäßwand, welches unmittelbar lebensbedrohlich ist. Eine chirurgische Behandlung der Aortendissektion besteht entweder aus dem Ersatz eines Teils der Aorta oder der Implantation eines endovaskulären Stents. Beide Ansätze bergen erhebliche Risiken und die Wahl der optimalen Methode bzw. des besten Zeitpunktes für einen Eingriff stellt eine Herausforderung dar. Obwohl Aortendissektionen in Tiermodellen induziert werden können, bilden diese nicht die klinische Pathologie nach. Deshalb müssen bei Modellierungen der Aortendissektion physische und/oder Computermodelle verwendet werden. Existierende Computermodelle verwenden konventionelle Ansätze aus der numerischen Strömungsmechanik (CFD) (Gefäßwand und Lappen werden als starr angenommen). Mithilfe von CFD Modellen kann man die Scherkraftverteilungen der Wand bestimmen; die Interaktionen zwischen Blut und Gefäßgewebe oder die Effekte solcher Interaktionen auf die Dynamik einer eingerissenen Aorta können damit jedoch nicht erklärt werden. Im Rahmen dieses Projektes werden Fluid-Struktur-Wechselwirkungsmodelle von sowohl bereits dissektierten Aorten als auch dissektierenden Aorten entwickelt, welche die Probleme bzw. Einschränkungen der CFD Modelle umgehen. Realistische anatomische Geometrien der Patienten werden aus Computertomographie- oder Magnetresonanztomographiestudien abgeleitet. Um das mechanische Verhalten und die Brucheigenschaften des menschlichen Aortengewebes zu bestimmen, werden experimentelle Versuche durchgeführt, die sowohl Gewebeproben von gesunden als auch von kranken menschlichen Aorten umfassen. Die experimentellen Daten werden dann verwendet, um gesundheits- und krankheitsspezifische Modelle zu entwickeln, die innovative Modelle der Gewebszerstörung und des Gewebeversagens beinhalten. Die Bedeutung dieser Erkenntnisse ist nicht auf Aortendissektion beschränkt, sondern kann potentiell in mehreren Bereichen der arteriellen Pathologien, unter anderem bei Aneurysmaruptur, eingesetzt werden. Diese prädiktiven Modelle werden verwendet, um patientenspezifische Simulationen durchzuführen, die letztlich die klinische Entscheidungsfindung unterstützen soll. Des Weiteren dienen diese Modelle dazu, das chirurgische und medizinische Management von Patienten zu studieren, welche eine teilweise Behandlung nach einer Stanford Typ A Dissektion benötigen bzw. bereits bekommen haben.